摘要：在永磁同步电机调速系统中,电机中电枢反应将引起铁心磁饱和,并进而导致电机的输出转矩随转矩电流增长明显钝化。分析表明造成该现象的主要原因是永磁电机的磁动势平衡机制存在缺陷。本文提出在永磁同步电机转子上增设一套电流可控的交轴励磁绕组,用以补偿电枢反应磁动势的作用,保证负载变化时电机气隙磁场基本维持恒定。这种基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机突破了磁饱和对电磁转矩的限制,为提高永磁同步电机转矩密度开辟了新途径。文中给出了一台新型电机样机的设计方案。通过有限元仿真,验证了通过补偿电枢反应磁动势提高电机转矩密度的有效性,并分析了该电机带不同负载运行时的转矩、效率特性及其与传统电机的区别。

摘要：开关模式是电力电子系统实施电磁能量变换的基本模式,功率半导体器件的开关特性则成为这种能量变换的关键属性。从开关特性的角度出发,基于对器件开关特性和对电力电子系统多时间尺度特性的认识,提出一组功率开关器件多时间尺度瞬态模型。根据时间尺度的不同选取不同的瞬态模型来描述器件的开关瞬态过程,并反映不同的开关特性。所提多时间尺度瞬态模型,参数可直接从器件数据手册中提取,对提取方法进行较详细的阐述。所提的功率开关器件多时间尺度瞬态模型在装置和系统的分析设计中具有很强的实用性。

摘要：电力电子系统性能评估有不同的评价指标,其中器件利用率是一个很重要的指标,但鲜有系统化的评价方法。在电力电子系统设计过程中,对于半导体开关器件的选型主要由工程经验确定,没有定量方法的指导。以电能路由器为例,提出一种计算和评估电力电子系统中器件利用率的方法,应用于各种不同的组合电路中,通过对电路及器件参数的分析与计算,得到器件利用率的结果。器件利用率的数值越高,说明器件利用程度越高。对不同方案的器件利用率进行计算与比较,得出不同方案中器件利用程度的定量对比结果,以此作为器件选型的定量依据。通过具体实例分析器件利用率的应用场景,验证了器件利用率计算和评估方法的有效性。

摘要：常规驱动(CGD)对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关特性的控制优化程度有限。当换流条件改变时,CGD方法也无法保证器件开关特性可以保持在最优状况,即缺乏自调节能力。学术界相应地提出主动栅极驱动(AGD)方法来实现对开关特性的自调节控制。但在实施自调节控制时,会遇到自调节控制稳定性、控制精度等方面的问题。该文在之前工作的基础上开展后续深入研究,针对这些问题,从理论上提出自调节控制时的3个关键设计点,并分别进行了实验验证,为AGD方法实施自调节控制提供了指导。该文综述已有驱动对IGBT关断峰值电压控制的缺陷,提出一种端电压峰值采样电路。将该采样电路与自调节控制结合,通过实验验证了直接控制端电压峰值的准确性,为更安全、更低损耗地关断IGBT打下了坚实基础。

摘要：电感作为电感储能型脉冲电源的核心元件,其结构及参数直接影响脉冲电源的性能指标。电感设计的关键环节是获得最高的储能密度,Brooks线圈等高品质因数电感虽然具有高储能密度,但是由于在计算电感储能密度时,电感体积的计算方法不同,导致由给定材料绕制的Brooks线圈并不一定具有最高的储能密度。本文电感设计时基于空心平面螺旋型线圈,通过分析给定范围内的线圈参数,计算并寻找具有最高储能密度的电感。通过实验验证了该方法的准确性。最后,比较了该方法的寻优结果与Brooks线圈参数,验证了该方法在寻找高储能密度电感方面的优势。

摘要：本文基于系统精确建模进行了300kW的光伏并网系统优化控制设计与稳定性分析,应用三相二电平电流控制电压源型的SVPWM逆变器以及LCL滤波器作为光伏阵列与电网之间的接口,具有前馈补偿的同步矢量电流PI控制器对三相光伏并网系统公共点的并网电流实现闭环控制,能够平滑快速地实现文中提出的光伏阵列最大功率点跟踪算法,同时使并网电能质量符合IEEEStd929—2000标准。仿真结果与实验结果验证了所提算法的有效性,充分表明了所提出的控制系统具有良好的动态与稳态性能。

摘要：基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。

摘要：集成门极换流晶闸管(IGCT)是大容量变换器高效可靠运行的重要元件。电路杂散电感会严重地影响IGCT的关断特性,增大器件的电压应力和关断损耗,甚至导致器件损坏。以基于IGCT的12 50kW/6kV三电平变频器为例,通过理论分析、仿真和实验,深入研究杂散电感对IGCT关断特性的影响。通过引入影响因子的概念,评估不同支路杂散电感影响的严重程度,据此提出杂散电感的设计原则。结合变换器柜上的单管IGCT测试方案,使得杂散电感和IGCT关断特性的准确预估成为可能,为基于IGCT的大容量变换器的设计和优化提供了重要的指导。

摘要：为了探究热-机械应力共同作用对电缆附件硅橡胶绝缘性能的影响,该文设计并开展了硅橡胶的热-力联合老化试验,对比分析了老化前后硅橡胶的力学性能、电气性能和微观结构。结果表明:随着老化程度的加剧,试样拉伸强度和断裂伸长率下降,硬度增加;老化后试样的击穿强度整体上呈现先增加后降低的趋势,在老化时间一定的情况下,击穿强度随着拉伸应力的增大而减小,相对介电常数逐渐增加。结合交联密度和红外光谱测试结果分析认为,在老化前期,硅橡胶主链间发生氧化交联反应,自由体积和载流子迁移率减小,击穿强度增加;老化后期,交联体系结构和分子链被破坏,自由体积和载流子迁移率增大,击穿强度下降。在机械应力耦合作用下,卷曲的分子链沿着机械应力方向被拉伸,且处于拉伸状态的分子链在高温作用下更容易发生断裂,造成材料绝缘性能的进一步劣化,为电缆附件硅橡胶老化状态评估提供了一定的理论依据。

摘要：电力电子设计自动化有望加快电力电子系统设计效率,优化设计结果,兼具实用性和通用性。但面对复杂结构的大容量电力电子装置设计问题时,现有的设计工具在设计速度和精度这两个矛盾性能上的权衡失调,无法应用于工程实践。当前研究侧重多物理模型的建立和求解,忽略了设计架构、设计流程、优化算法等求解器范畴的关键因素对设计性能的提升。文中提出一种用于电力电子设计自动化的求解器,方法论上,所提出的求解器与电力电子系统特性深度适配、与实用需求紧密结合、搭建统一框架,预留接口增加可扩展性和适用性;效果上,与已有设计工具相比,能在更短的设计周期内,优化并平衡了变换器损耗与体积的综合性能。最后,使用该工具设计一套50kW隔离双向DC-DC变换器样机,通过实验验证了所述工具计算合理性和优异性。